捕捉“上帝粒子”

它是質量之源，承載著宇宙萬物的終極奧秘；

它是“上帝粒子”，是物理學家探求的終極目標。

它，就是希格斯粒子。

物理學家們一直在探索物質的組成單元和物質世界的相互作用形式。20世紀70年代，他們提出了粒子物理的標準模型。這個模型是一種假說，它涵蓋了構成世間萬物的所有基本粒子以及它們之間的相互作用方式。除了萬有引力，世界上發生的一切都能用粒子間的相互作用來解釋。

標準模型預言了62種基本粒子的存在，并把基本粒子分為費米子和玻色子兩大類。其中所有組成物質的粒子，如電子、夸克、中微子等都是費米子，而光子、介子、膠子等傳遞作用力的粒子都是玻色子。

1995年3月2日，美國費米實驗室發現了基本粒子頂夸克。至此，標準模型中有61個基本粒子都已經得到了實驗數據的支持與驗證，物理學家們對物質微觀結構的探索似乎即將完美收官。但遺憾的是，之后的16年成了粒子物理學家們的“集體郁悶年”，因為標準模型中最核心的基本粒子——希格斯粒子仍未出現蹤跡。希格斯粒子是一種玻色子，它被譽為“上帝粒子”，是標準模型中的物質質量之源。按照標準模型的假設，其他粒子“游弋”在希格斯粒子構成的場中，受其作用產生慣性，最終才有了質量。

如果希格斯粒子不存在的話，整個標準模型都將被推翻。而一旦找到希格斯粒子，人類距離了解宇宙誕生之謎就有可能更進一步。

2011年12月13日，激動人心的消息傳開了，歐洲核子中心大型強子對撞機的兩個探測器研究組ATLAS和CMS公布了他們尋找希格斯粒子的結果。ATLAS宣布他們發現希格斯粒子的蹤影的置信度（評估某要素可靠性的指標）達到了99.9%，CMS發現希格斯粒子蹤影的置信度略低一些，大約為99%。

可惜，在物理世界中，99.9%遠算不上一個接近100%的數字。在過去曾發生過很多不靠譜的事情，實驗粒子物理學家們不時宣布有所發現，理論粒子物理學家們為此激動地寫了很多論文，可不久以后，“發現”消失了，這讓理論粒子物理學家們的“玻璃心”碎了一地。為此，粒子物理學家們規定，若要宣布一個發現，實驗的置信度至少是99.99994%。顯然，ATLAS和CMS公布的置信度都不足以證明希格斯粒子的存在。

但是，由于ATLAS和CMS在不同的地方看到了希格斯粒子的蹤影，這使不少物理學家相信希格斯粒子確實存在。他們還樂觀地表示，2012年很有可能是俘獲希格斯粒子的“物理學突破年”。

我們到底能不能找到希格斯粒子呢？還是讓時間來證明一切吧！

【練一練】

1. 中子內有一個電荷量為+e的上夸克和兩個電荷量為-e的下夸克，圖1是三個夸克都在半徑為r的同一圓周上的簡單模型。以下四個選項中，能正確表示出各夸克所受靜電作用力的是

（A） （B） （C） （D）

2． K-介子的衰變方程為：K-→π-+π0。其中K-介子和π-介子帶負的基元電荷，π0介子不帶電。如圖2所示，一個K-介子沿垂直于磁場的方向射入勻強磁場中，其軌跡為圓弧AP，衰變后產生的π-介子的軌跡為圓弧PB，兩軌跡在P點相切，它們的半徑rK-與rπ-之比為2 ∶ 1（π0介子的軌跡未畫出）。由此可知π-的動量大小與π0的動量大小之比為

（A） 1 ∶ 1 （B） 1 ∶ 2（C） 1 ∶ 3（D） 1 ∶ 6

【參考答案】

1． B 2． C